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| 換熱器或稱熱交換器，是工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行熱量傳遞的設(shè)備的統(tǒng)稱。它是化工、煉油、原子能以及其它許多工業(yè)部門(mén)中廣泛應(yīng)用的一種通用工藝設(shè)備。是石油，化工生產(chǎn)中重要的化工設(shè)備之一，它在石油，化工建廠總投資中約占20%，在全廠化工設(shè)備重量中約占40%其它如動(dòng)力，原子能、冶金、食品、交通、家電等工業(yè)部門(mén)也有著廣泛的應(yīng)用。 一、換熱設(shè)備應(yīng)滿足的基本要求： 根據(jù)工藝過(guò)程或熱量回收用途的不同，換熱設(shè)備可以是加熱器，冷卻器，蒸發(fā)器，再沸器，余熱鍋爐，等，應(yīng)而設(shè)備的種類，型式很多。完善的換熱設(shè)備在設(shè)計(jì)或選型時(shí)應(yīng)滿足以上各項(xiàng)基本基本要求。 1．合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件： 傳熱量、流體的熱力學(xué)參數(shù)（溫度、壓力、流量、相態(tài)等）與物理化學(xué)性質(zhì)（密度、粘度、腐蝕性等）是工藝過(guò)程所規(guī)定的條件。設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)這些條件進(jìn)行熱力學(xué)和流體力學(xué)的計(jì)算，經(jīng)過(guò)反復(fù)比較，使所設(shè)計(jì)的換熱設(shè)備具有盡可能小的傳熱面積，在單位時(shí)間內(nèi)傳遞盡可能多的熱量。為此，具體的做法可以是： （1）增大傳遞系數(shù)： 在綜合考慮了流體阻力與不發(fā)生流體誘發(fā)振動(dòng)的前提下，盡量選擇高的流速。 （2）增大平均溫度差： 對(duì)于無(wú)相變的流體，盡量采用接近逆流的傳熱方式。因?yàn)檫@樣不僅可增大平均溫度差，還有助于減少結(jié)構(gòu)中的溫度應(yīng)力。在條件容許時(shí)，可提高熱流體的進(jìn)口溫度成降低冷流體的進(jìn)口溫度。 （3）妥善布置傳熱面： 例如在管殼式換熱器中，采用合適的管間距或排列方式，不僅可加大單位時(shí)間內(nèi)安置的傳熱面積，還可改善流動(dòng)特征。錯(cuò)列管束的傳熱比并列管束的好。 如果換熱設(shè)備中的一側(cè)流體有相變，另一側(cè)流體為氣相，可在氣相一側(cè)的傳熱面上加翅片以增大傳熱面積，則有利于熱量的傳遞。 2．安全可靠 換熱器（設(shè)備）也是壓力容器，再進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、溫度應(yīng)力以及疲勞壽命計(jì)算時(shí)，應(yīng)該遵照相關(guān)的規(guī)定：GB150--98GB151—99：《鋼制管殼式換熱器》。這對(duì)保證設(shè)備的安全可靠起著很大的作用。 材料的選擇是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，不僅要了解材料的機(jī)械性能和物理性能和屈服極限、zui小強(qiáng)度極限、彈性模量、延伸率、線膨脹系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)等，還應(yīng)了解其在特殊環(huán)境中的耐電化學(xué)腐蝕、應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)腐蝕的性能。受壓的與非受壓的部分、焊接的與非焊接的部分、設(shè)備的支承部分，在材料選擇上應(yīng)予以不同對(duì)待。 3．有利于安裝、操作與維修 直立設(shè)備的安裝費(fèi)往往低于水平的或傾斜的設(shè)備。設(shè)備與部件應(yīng)便于運(yùn)輸與裝拆，在廠房中移動(dòng)時(shí)不會(huì)受到樓梯、梁、柱等的妨礙。根據(jù)需要可添置氣、液排放口，檢查孔與敷設(shè)保溫層。對(duì)于一臺(tái)的換熱設(shè)備，如果操作上出現(xiàn)一些波動(dòng)，很可能難以控制操作，以致引起快速的結(jié)垢或部件的實(shí)效。故在設(shè)計(jì)時(shí)便應(yīng)提出相應(yīng)的對(duì)策，決不能讓換熱設(shè)備在操作時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題轉(zhuǎn)嫁到下一個(gè)工序。對(duì)易結(jié)垢的換熱設(shè)備，如在流體中加入凈化劑，便可不必停工清洗。否則就應(yīng)采取快速清洗的辦法以縮短停工的時(shí)間。有時(shí)也可以將換熱設(shè)備分作兩個(gè)部分，當(dāng)一部分在清洗時(shí)，另一部分仍維持正常的運(yùn)行。操作場(chǎng)地應(yīng)留有足夠的空間以便換熱設(shè)備在報(bào)廢之前可以將其內(nèi)件抽出在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接、堵漏與修理。 4．經(jīng)濟(jì)合理 評(píng)定換熱器zui終的指標(biāo)是：在一定時(shí)間內(nèi)（通常為一年）固定費(fèi)用（設(shè)備的購(gòu)買(mǎi)費(fèi)、安裝費(fèi)等）與操作費(fèi)（動(dòng)力費(fèi)、清洗費(fèi)、維修費(fèi)等）的總和為zui小。 當(dāng)設(shè)計(jì)或選型時(shí)，如果有幾種換熱器都能完成生產(chǎn)任務(wù)的需要，這一指標(biāo)壓為重要。 動(dòng)力消耗費(fèi)與流速的平方成正比，而流速的提高又有助于傳熱，因此存在一zui適宜的流速。 傳熱面上垢層的產(chǎn)生與增厚,使傳熱系數(shù)不斷降低，傳熱量隨之而減少，故有必要停止操作進(jìn)行清洗。在清洗時(shí)不僅無(wú)法傳遞熱量，還要支付清洗費(fèi)，這部分費(fèi)用必須從清洗后傳熱條件的改善得到補(bǔ)償。因此還存在一zui適宜的運(yùn)行周期。 嚴(yán)格的講,如果孤立的僅從換熱設(shè)備本身來(lái)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算以確定zui適宜的操作條件與zui適宜的尺寸是不夠全面的，是已整個(gè)系統(tǒng)全部設(shè)備為對(duì)象進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算或設(shè)備的優(yōu)化。但要解決這樣的問(wèn)題難度很大。當(dāng)影響換熱設(shè)備的各項(xiàng)因素改變后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效益關(guān)系不大時(shí)，按照上述觀點(diǎn)單獨(dú)的對(duì)換熱設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算仍然是可行的。 |
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